配電方式: 信頼度を電線で買う

配電網を切り替えて停電範囲を見る

同じ一つの故障点(赤い印)について配電網を切り替えます。放射状では故障の下流がすべて暗くなり、ループでは反対側から逆送電して故障区間一つだけが止まり、ネットワークでは自動で迂回して誰も停電しません。明るい点が電気を受けている需要家です。

放射状 · 単純で安い

変電所から一方向にだけ枝を伸ばして需要家に届く方式です。電線がいちばん少なくて安く、保護協調も単純ですが、どこか一か所が故障するとその下につながる需要家がすべて停電します。負荷密度の低い農漁村や、信頼度の要求がそれほど高くない所で広く使われます。

環状 · 二つ目の道を開く

放射状線路の両端をつないで環にすると、すべての需要家に左右二方向の道ができます。ふだんは一か所を常時開放しておき、故障が起きると故障区間だけを両側から切り離して開放点を閉じ、反対方向から電気を送るので、停電は故障区間に閉じ込められ、残りの需要家はすぐに復旧します。電線と開閉器が余分に要りますが信頼度が大きく上がり、都市部の配電でよく使われます。

ネットワーク · 網で無停電

いくつもの変電所からいくつもの経路で需要家を網の目のように結ぶ方式です。どれか一つの経路が故障しても残りの経路がすぐに負荷を支えるので停電はほとんどありませんが、電線・保護・運用がいちばん複雑で高価なため、大都市の中心部や病院・データセンターのように停電に耐えにくい重要負荷に使われます。一方、需要家への引込みは単相 2 線式(家庭の照明・コンセント)、三相 3 線式(動力)、三相 4 線式(単相と三相をいっしょに使う建物)に分かれ、韓国の三相 4 線式 380/220 V は、線間で 380 V の三相を、線と中性線のあいだで 220 V の単相を同時に供給します。

最初の画面に戻ると

故障は同じ一か所だったのに、放射状では下流の半分が暗くなり、ループでは一区間だけ、ネットワークでは誰も停電しませんでした。変わったのは故障ではなく、電気が回り込める別の道があるかどうかです。道を一本増やすたびに一度の故障の被害は減りますが、電線と開閉器の費用は上がるので、配電設計とは結局、その地域に必要な信頼度をどれだけの費用で買うかを決めることです。

ここまで送電と配電、つまり電気を送って分ける道を見てきました。次のセクション D では、その道の上を電力が実際にどう流れ、何かがおかしくなったときにどう守るのかを扱います。最初のユニット(PW-D1)は 潮流(電力の流れ) で、各母線の電圧の大きさと位相が決まれば線路ごとに流れる有効・無効電力もそれに従って決まりますが、その流れが位相差によってどう押し出されるのかをたどります。